惠健

【摘 要】論文設計了一種以西門子S7-200SMART PLC為核心的模擬教室門無線監(jiān)控過程的裝置來輔助PLC課堂教學及綜合實訓，通過該裝置可以幫助學生更好地理解如何使用PLC結合觸摸屏人機界面和無線模塊來實現(xiàn)對整棟教學樓所有教室門進行監(jiān)控的整個過程，以及如何設計整個PLC的程序結構，經過實際使用取得了良好的教學效果。

【Abstract】 In this paper， a device based on Siemens S7-200SMART PLC is designed to simulate the wireless monitoring process of classroom door to assist PLC classroom teaching and comprehensive practical training. The device can help students better understand how to use PLC to realize the whole process of monitoring all classroom doors of the whole teaching building， and how to design the whole PLC program structure. Through practical use， good teaching results have been achieved.

【關鍵詞】教室門；無線監(jiān)控；輔助教學

【Keywords】 classroom door； wireless monitoring； auxiliary teaching

【中圖分類號】TP27 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2018）04-0125-02

1 引言

可編程邏輯控制器簡稱PLC一直都是各個院校自動化相關專業(yè)的主干課程，因此在PLC的日常教學過程中如何讓學生更好地掌握 PLC和觸摸屏的使用技巧，而且隨著無線通信技術越來越普及，如何將這三者有效結合形成一個智能控制系統(tǒng)，如何讓學生能夠從系統(tǒng)的角度去考慮實際問題是每一位PLC教師必須要解決的問題。本文旨在設計一種模擬教室門無線監(jiān)控裝置來輔助PLC課堂教學及綜合實訓，經過實際使用，取得了良好的教學效果。

2 系統(tǒng)框圖及主要部件

2.1 系統(tǒng)框圖

整個系統(tǒng)由教室門自動鎖門機構、無線通信模塊、西門子S7-200SMART PLC和SMART LINE IE觸摸屏人機界面等幾個部分組成，可以實現(xiàn)對整棟教學樓所有教室門狀態(tài)的實時監(jiān)控，既可以手動操作開關任意一個教室門，也可以通過設定開關教室門的具體時間來實現(xiàn)教室門的自動開關，并且可以查詢相關的報警及歷史數(shù)據等。系統(tǒng)框圖如圖1所示。

教室門自動鎖門機構主要由開關門執(zhí)行機構和關門到位反饋信號兩部分組成，主控S7-200SMARTPLC通過無線通信模塊DTD433M發(fā)送開關門動作指令，并接收關門到位反饋信號來判斷開關門動作指令是否執(zhí)行完成。

2.2 西門子S7-200SMART PLC[1][3]

S7-200SMART是西門子新一代小型自動化體系的核心，可以和集成了以太網口SMART 700 IE觸摸屏無縫集成，相得益彰。S7-200SMART的運算能力、程序和數(shù)據存儲、保持能力都比上一代S7-200/S7-200C有大幅提高，而且擴展能力強大，模塊種類豐富，使用標準SD存儲卡，集成了以太網口，同時還能支持多至三軸的高速脈沖輸出功能編程軟件融入了更多的人性化設計，簡單易用，使項目開發(fā)更加高效。

2.3 西門子SMART LINE系列觸摸屏[5][6]

西門子SMART LINE系列觸摸屏有SMART 700和SMART 1000兩種，為用戶提供了不同的尺寸類型。西門子觸摸屏SMART LINE系列是一個人機交互平臺，它可以同西門子S7-200SMART PLC之間進行通訊，并且為用戶提供一個友好的界面，便于用戶對控制系統(tǒng)中的設備運行情況進行監(jiān)控。西門子HMI SMART LINE系列有寬屏7寸和10寸兩種，支持橫向和豎向安裝方式；具有高分辨率，例如：10寸屏可達1024*600分辨率，64K色，LED背光；集成的以太網口和隔離串口；支持Modbus RTU協(xié)議；支持硬件實時時鐘功能；集成USB2.0主機接口，用戶可以連接鼠標，鍵盤和USB存儲器等；支持數(shù)據和報警記錄歸檔功能；具有強大的配方管理，趨勢顯示，報警功能；使用全新的WinCC flexible SMART組態(tài)軟件，簡單直觀，功能強大。為用戶帶來了更高性能和更好的操作體驗。

2.4 DTD433M無線模塊

DTD433M無線模塊提供了透明的RS232/RS485接口，無線可靠傳輸距離達到3公里以上，所以也可以稱作遠距離無線485模塊。DTD433M既可以實現(xiàn)點對點無線485通信，也適合于點對多點而且分散不便于挖溝布線等應用場合，不需要編寫程序，不需要布線。DTD433M不僅能與各種PLC、DCS、智能儀表及傳感器等設備組成無線PLC測控系統(tǒng)，同時能與組態(tài)軟件、人機界面、觸摸屏、測控終端等工控產品實現(xiàn)無線485協(xié)議、西門子PPI協(xié)議、三菱N：N協(xié)議、MODBUS等協(xié)議的組態(tài)，為工業(yè)測控領域提供了短中遠距離無線通信的低成本解決方案。

3系統(tǒng)軟件

3.1 觸摸屏監(jiān)控界面[2]

在觸摸屏監(jiān)控界面上可以一目了然地顯示整個教學樓每個教室門的狀態(tài)，每個教室號下面的閥門如果顯示綠色代表就代表開門，紅色代表關門，既可以單獨控制也可以由PLC通過規(guī)定時間自動控制開關門。除此之外還可以顯示系統(tǒng)時間，調閱警報窗口和歷史數(shù)據查詢窗口。觸摸屏主監(jiān)控界面如圖2所示。

3.2 PLC軟件[4]

PLC軟件部分主要包括手動程序和自動程序兩部分，其中自動程序部分是通過調用系統(tǒng)時間并根據設定的開關門時間來控制無線通信模塊給各教室門自動鎖門機構發(fā)送指令進行開關門并接收關門到位反饋信號。

4 結論

經過教學過程中實際使用，該裝置設計合理，維護簡單，界面友好，能夠較好地輔助PLC課堂教學和綜合實訓，幫助學生更好地理解如何用PLC結合觸摸屏人機界面和無線通信模塊來實現(xiàn)對整棟教學樓所有教室門進行監(jiān)控的整個過程，掌握如何設計PLC程序、觸摸屏界面，以及無線通信模塊的使用技巧，取得了良好的教學效果。

【參考文獻】

【1】西門子（中國）有限公司.深入淺出西門子S7-200 SMART PLC[M]. 北京：北京航空航天大學出版社，2015.

【2】西門子（中國）有限公司.深入淺出西門子人機界面[M].北京：北京航空航天大學出版社，2009.

【3】向曉漢.西門子PLC S7-200/300/400/1200應用案例精講 [M].北京：化學工業(yè)出版社，2011.

【4】韓相爭.西門子S7-200 SMART PLC編程技巧與案例[M]. 北京：化學工業(yè)出版社，2017.

【5】廖常初.S7-200 SMART PLC編程及應用 第2版[M].北京：機械工業(yè)出版社， 2014.

【6】向曉漢.S7-200 SMART PLC完全精通教程[M].北京：機械工業(yè)出版社，2013.